元坝陆相分段超高压完井工艺技术及效果
2016-03-14李修德樊一彬中石化西南石油工程公司井下作业分公司四川德阳618000
李修德 樊一彬（中石化西南石油工程公司井下作业分公司， 四川 德阳 618000）
元坝陆相分段超高压完井工艺技术及效果
李修德 樊一彬（中石化西南石油工程公司井下作业分公司， 四川 德阳 618000）
元坝地区陆相天然气主要包括侏罗系自流井组和上三叠统须家河组，储层埋深3800～5200m，岩石致密化程度很高，孔隙度低（3%～6%），渗流条件和连通性因裂缝发育的非均质性而差异很大。由于地层岩性特征，在陆相气层完井工艺方面面临施工地层破裂压力高，地面井口装置承压级别高等诸多难点。同时，单井稳产效果较差，生产压降幅度均在0.3～0.5MPa/d。为了进一步提高产能，在井型方面从探井的直井转向为水平井，并采用射孔+分段加砂压裂改造的工艺，实现单井产能的突破。
分段超高压；完井工艺
1 基本情况
YL H-1井是元坝气田部署在元坝九龙山南鼻状构造带五龙构造-岩性圈闭的一口评价井，目的层为三叠统须家河组二段，完钻斜深5795m，完钻垂深4550.29m，实探人工井底5755.39m，水平段实长1027.13m。
2 完井工艺分析
（1）地应力分析 须家河组二段储层岩性上以深灰色泥岩、粉砂质泥岩与灰色泥质粉砂岩为主，粉砂岩、灰质细砂岩不等厚互层，是典型的致密砂岩储层，地层破裂压裂高。
通过计算得出本井储层改造段的静态杨氏模量介于18～32GPa，泊松比介于0.218～0.35，最大水平主应力方向为97.5°，最小主地应力多数为65.5MPa，最大主地应力118-112MPa，井底闭合压力应为100～110MPa，应用软件对本井须二段进行地应力计算。从结果分析，目的层与上、下隔层岩性区别较大，地应力差异明显，在压裂改造期间有利于缝高的控制。
（2）井身结构 根据先期部署的探井及试采井产能不理想的情况，为提高单井产能，优选采用了水平井，油层套管分两段完井，其中井口至3953m为φ177.8mm套管，3946～5795m悬挂φ139.7mm套管，该井身结构可以实现顶部封隔器座封在上部套管，分段封隔器座封在悬挂套管段内。
（3）井筒处理工艺 ①井筒处理工具。针对本井特殊的完井工艺，研发了以特殊构造的梨形铣锥、磨铣通井规为主的井筒清障工具，优化了作业控制参数，能够有效清除毛刺和水泥等障碍物，保证完井改造管柱的顺利下入和封隔器的有效密封。②井筒净化工艺。针对本井泥浆比重高、固相含量高、长水平段易沉淀的特点，研发了特殊冲砂工具，优化形成了长水平段井眼净化工艺技术，能够有效冲洗沉砂、水泥块等固相杂质，为完井管柱提供了合格的井筒条件。对于位垂比大的水平井；分析了泥浆性能与作业要求的耦合特征，通过室内评价实验系统优化以切力为主要指标的泥浆流变性能参数，经过现场试验验证，制定了详细的泥浆的性能控制标准。
（4）分簇式射孔工艺 根据水平井“多段分簇”压裂裂缝扩展的三维有限元力学模型，对水平井“多段分簇”压裂簇间裂缝干扰进行了模拟计算，射孔簇数和射孔簇间距是影响水平井“多段分簇”射孔压裂簇间裂缝干扰的主要影响因素。射孔簇数越多，每个压裂段裂缝间的干扰越严重，射孔簇间距越小，裂缝间的干扰越严重，相应的施工参数和储层参数会对裂缝扩展结果产生一定的影响。
因本井水平段跨度长度长达1104m，但累计射厚仅有29m，综合按7段分段加砂压裂；同时为提高水平段末端的产能贡献率，优选裂缝发育区域，考虑水平段末端加密分段间隔，采用钻杆+油管传输的分簇式射孔工艺，分2次13簇完成射孔作业，减少近井的裂缝扭曲摩阻。
（5）高压差分段改造工艺 ①高压差分段压裂工具。根据本井破裂压力高，工具压差大的特性，经过调研国内外高压差分段工具后，采用了15000psi高压差封隔器的组合分段改造工具，满足最大改造压差达103MPa，为目前工艺条件下最大压差的入井封隔器。②压裂液体系及支撑剂。根据本井大规模压裂参数，优选了压裂液体系，主要具有以下优点：a.快速水化；在3分钟内达到粘度的85%到90%，10分钟内达到粘度100%，尤其适合大型压裂的在线混配施工。b.低残留，快速分散；胍胶利用内部自带的分散剂和缓冲剂实现自行水化，不易形成鱼眼，利于基液形成较高的粘度。c.低浓度可获得高粘度；在相同浓度和温度条件下压裂液粘度明显高于其他竞争压裂液体系，最高可比常规压裂液粘度高20%。d.较高的返排率：针对气井压裂的微乳化表面活性剂专利产品，能够大大提高气井压裂后返排率。
参考邻井压裂施工情况，经计算本井目的层闭合压力100～110MPa，在后期加入30/50目低密度高强度陶粒作支撑剂，以满足长期导流能力，同时可以降低施工风险，在前置液阶段设计70/140目粉陶段塞来封堵多裂缝及天然裂缝，提高压裂施工成功率。
（6）超高压地面工艺 采用140MPa高压地面压裂车组进行超高压加砂压裂施工，满足在超高压条件下不停泵投球工艺，减少由于停泵造成的砂堵等复杂情况的发生，优质高效的完成了7段超高压加砂压裂施工。
3 结语
①采用的高压差封隔器分段工艺适用于陆相致密砂岩储层，在高破裂压裂条件下的产层分段，取得了较好改造效果。
②对水平段的合理优化进行分簇式射孔，缩短作业时间，减少对地层的污染。
③新开发的井筒处理工具及泥浆井筒净化工艺，对回接筒及其它井壁附着物进行了有效的清理。
④新型压裂液体系和支撑剂的匹配效果良好好，满足了超高压、大排量、连续作业的各项条件。
⑤超高压不停泵投球工艺的首次成功实施，极大的减少了加砂压裂过程中地层砂堵的风险，确保了支撑剂在地层中的有效平铺。
